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Un experimento del LHC alumbra por qué la materia venció a la antimateria

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Re: Un experimento del LHC alumbra por qué la materia venció a la antimateria

Mensaje por alan d el Vie Mar 02, 2012 8:46 am

Nuevo giro en misterio de la antimateria

Un equipo de físicos han dado un paso en sus esfuerzos para entender por qué el Universo está dominado por la materia, en lugar de su oscuro opuesto, la antimateria.



CDF fue uno de dos experimentos polivalentes en el Acelerador Tevatron cerca de Chicago.

Un experimento estadounidense confirmó hallazgos previos que insinúan fenómenos fuera de nuestro entendimiento de la física.

Los resultados muestran que ciertas partículas de materia se deterioran de un modo diferente que sus contrapartes de antimateria.
Tales diferencias podrían ayudar potencialmente a explicar por qué hay en el cosmos mucha más materia que antimateria.
Los hallazgos de los científicos que trabajan en el experimento CDF fueron presentados en una reunión de Física de Partículas en La Thuile, Italia.
El CDF fue uno de dos experimentos polivalentes en el ahora extinto Acelerador de partículas Tevatron en Illinois.
Los físicos creen que el intenso calor del Big Bang debería haber forjado cantidades iguales de materia y su "imagen en el espejo", antimateria. Aún así, hoy vivimos en un Universo compuesto abrumadoramente de materia.
La antimateria es relativamente poco común, al ser producida en aceleradores de partículas, en reacciones nucleares o por rayos cósmicos. Llegar al fondo de a dónde fue toda esta antimateria sigue siendo uno de los grandes esfuerzos de la física de partículas.
Los resultados más recientes respaldan los hallazgos del experimento LHCb en el Gran Colisionador de Hadrones, que se anunciaron en noviembre de 2011.


Hablando de partículas...

Tanto el CDF como el LHCb han estado observando el proceso por el cual partículas subatómicas llamadas Mesón-D se deterioran -o transforman- en otras. Por ejemplo, las Mesón-D están hechas de partículas conocidas como Quarks encantados, y pueden desmoronarse en kaones y piones.
Nuestra mejor comprensión de la física hasta ahora, conocida como el Modelo estándar de Física de Partículas, sugiere que las complicadas cascadas de desmoronamiento de Mesones-D en otras partículas deben ser casi las mismas -menos de 0,1%- que una cadena similar de desmoronamientos de antimateria.
Pero el equipo del LHCb reportó una diferencia de un 0,8%, mientras que el equipo del CDF ha presentado ahora datos que muestran una diferencia de 0,62%.
Obtener una medida tan similar al LHCb fue "un poco sorpresiva" según el portavoz de CDF, Giovanni Punzi, porque fue un "resultado muy inusual".
Punzi dijo a la BBC que "el hecho de que dos experimentos separados hayan encontrado esto usando métodos diferentes -ambientes diferentes- es muy interesante".
El profesor Punzi, de la Universidad de Pisa y el Instituto Nacional de Física Nuclear de Italia (INFN), expresó que es probable que esto "haga cambiar la opinión de mucha gente acerca de que sea apenas uno de esos efectos, a algo que será considerado una observación confirmada, debido a este resultado independiente".


El LHCb es un enorme detector diseñado para examinar la violación CP.



¿Una nueva física?


Explicó que cuando los resultados del CDF y el LHCb se combinan, la significación estadística casi alcanza el nivel sigma cuatro de certeza. Esto equivale a aproximadamente una oportunidad en 16.000 de que la observación se reduzca a un capricho estadístico en la información.
La doctora Tara Shears, una física de partículas de la Universidad de Liverpool que trabaja en el experimento LHCb, dijo a la BBC: "Todavía no sabemos si estamos viendo las primeras señales de una nueva física o si estamos empezando a entender mejor el Modelo estándar de física de partículas.
"Lo que hemos visto es un indicio que vale la pena explorar. Y el hecho de que el CDF vea el mismo efecto que el LHCb es una confirmación de que realmente vale la pena".
Punzi se hace eco de estos puntos de vista: "Este efecto es definitivamente mucho más grande que nada que se haya pronosticado. Así que habrá discusiones entre los teóricos, preguntando: 'Es esto realmente una nueva física, o nos equivocamos con nuestros cálculos?'"
El dominio de la materia en el Universo es posible sólo si hay diferencias en el comportamiento de las partículas y las antipartículas.
Los físicos ya habían visto semejantes diferencias, conocidas como "Violación CP". Pero estas diferencias conocidas son demasiado pequeñas para explicar por qué el Universo parece preferir la materia a la antimateria.
Hay otro experimento que mostró una significativa "asimetría" de la materia sobre la antimateria. En junio de 2010, los físicos que trabajaban en el experimento DZero de Tevatron reportaron haber visto una diferencia de 1% en la producción de pares de partículas muones (materia) y pares de antimuones (antimateria).
El Tevatron fue cerrado en septiembre del año pasado, después de que el gobierno estadounidense rechazó una propuesta para financiarlo hasta 2014, pero los científicos continúan analizando datos recogidos hasta el mismo final de las operaciones.


Estadísticas de un 'descubrimiento'



La Física de Partículas tiene una definición aceptada para un "descubrimiento": un nivel sigma cinco de certeza

El número de desviaciones estándar, o sigmas, es una medida de cuán improbable es que un resultado experimental sea simplemente consecuencia del azar en lugar de un efecto real

Del mismo modo, lanzar una moneda y obtener una cantidad de caras seguidas podría ser sólo producto del azar, más que un indicio de una moneda trucada

El nivel "sigma tres" representa la misma probabilidad que sacar más de ocho caras consecutivas

El sigma cinco, por otra parte, correspondería a sacar más de 20 seguidas

Con la confirmación independiente por otros experimentos, los hallazgos de sigma cinco se convierten en descubrimientos aceptados


fuente , http://www.bbc.co.uk/mundo/noticias/2012/03/120301_antimateria_nuevo_giro_misterio_jgc.shtml

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Re: Un experimento del LHC alumbra por qué la materia venció a la antimateria

Mensaje por alan d el Vie Mar 02, 2012 3:08 pm

Nuevos datos desde el LHC sobre por qué la materia venció a la antimateria

El experimento LHCb del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) ha publicado la primera observación directa de la ruptura de la simetría materia/antimateria (fenómeno que se conoce en Física como “violación CP”) en las desintegraciones del mesón Bs. Es la primera vez que se observa este fenómeno en este tipo de partícula.

Hasta ahora se había observado el fenómeno en otra partícula similar, hallazgo que le valió el premio Nobel a los físicos japoneses Kobayashi y Maskawa en 2008. Los científicos de la colaboración LHCb, entre los que hay grupos de la Universidad de Santiago de Compostela (USC), Universidad de Barcelona (UB) y la Universidad Ramón Llull (URL), todas en España, han publicado los resultados en el repositorio digital arXiv y enviado a la revista Physical Review Letters.

El experimento LHCb está diseñado para estudiar la ruptura de la simetría entre materia y antimateria. Según la teoría, en el Big Bang se crearon iguales cantidades de materia y de antimateria, una especie de réplica idéntica a la materia en todo excepto en su carga eléctrica, que es negativa. Si se mantuviese la simetría, materia y antimateria debieron aniquilarse entre sí, pero en algún punto se produjo una asimetría, la materia “venció” a la antimateria y formó los átomos que componen galaxias, estrellas, planetas y todo lo que existe. Los científicos aún no saben por qué.

Los quarks, que junto con los leptones son los ‘ladrillos’ que componen la materia que conocemos, se agrupan en tres formas básicas o réplicas. La primera forma la materia ordinaria de la que estamos compuestos, básicamente protones y neutrones. Las otras dos están formadas por el quark charm (c) y el strange (s), y por los quarks muy pesados como el beauty (b) y el top (t).

LHCb ha observado por primera vez de forma directa la ruptura de la simetría CP en las desintegraciones del mesón Bs, que contiene en su composición un quark pesado beauty (b) y un antiquark strange (s). Puede verse a simple vista en los datos tomados en 2011 por LHCb cómo el ritmo de desintegración de este mesón y el de su antipartícula difieren en una cantidad del 27%, lo que supone una significación estadística superior a tres desviaciones típicas o sigmas, que los científicos consideran suficiente para mostrar una primera evidencia de esta asimetría.



La observación de LHCb tiene gran importancia porque es la primera vez que se observa la ruptura directa de la simetría materia/antimateria en transiciones entre quarks que involucran todas las formas conocidas. Hasta ahora se conocía la falta de simetría CP directa en las desintegraciones de otro mesón formado por el quark b, el B0, cuyas observaciones le valieron el Premio Nobel a los físicos japoneses Kobayashi y Maskawa en el año 2008. Estos científicos habían postulado que el origen de la falta de simetría materia/antimateria se encontraba precisamente en la existencia de distintas réplicas de quarks.

El hallazgo realizado por LHCb es especialmente importante porque pone de manifiesto que las asimetrías materia-antimateria observadas en las desintegraciones de los quarks b siguen siendo muy intensas cuando se observan otras réplicas distintas de las observadas hasta ahora. Es pronto para saber con exactitud si las medidas realizadas encajan bien dentro del Modelo Estándar de Física de Partículas, la teoría que describe las partículas fundamentales y sus interacciones, o bien suponen nueva física, ya que ello requiere cálculos teóricos detallados y comparaciones con otras medidas relacionadas.

La teoría de Kabayashi-Maskawa del Modelo Estándar tiene un déficit importante a la hora de explicar la creación de las galaxias, formadas casi exclusivamente por materia, sin apenas antimateria. Las medidas actuales proporcionan nueva evidencia de una violación CP elevada en réplicas de quarks hasta ahora inexploradas.

Junto con los resultados anteriormente citados, el experimento LHCb presenta en esta misma publicación nuevas medidas de la asimetría materia/antimateria en el mesón B0, de producción más abundante en el LHC que el mesón Bs. Estas medidas superan en precisión cualquiera de las existentes hasta la fecha y confirman una asimetría de -8.9% para este mesón. Solo un análisis detallado de éstas medidas en su conjunto permitirá saber hasta qué punto el Modelo Estándar permite describir los datos.

El mesón Bs es objeto preferente de estudio en el experimento LHCb del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN). Durante el año 2011 y en 2012, LHCb ha publicado el descubrimiento de varias nuevas desintegraciones del mesón Bs, entre ellas su desintegración en un par de partículas extrañas y neutras, realizada por el grupo de la Universidad de Santiago de Compostela y publicada en Physics Letters B. La colaboración LHCb la forman 52 instituciones de distintos países, entre ellas la Universidad de Santiago de Compostela, la Universidad de Barcelona y la Universidad Ramón Llull.

La participación española en el LHC se promueve a través del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN), proyecto Consolider-Ingenio 2010 cuyos principales objetivos son la promoción y coordinación científica de la participación española en proyectos internacionales, el desarrollo de actividades comunes de I+D y la formación e incorporación a los grupos de nuevos investigadores y técnicos. El CPAN pretende consolidar estas actuaciones mediante la constitución de un centro en red de carácter permanente, análogo a los existentes en otros países del entorno

fuente http://noticiasdelaciencia.com/not/3640/nuevos_datos_desde_el_lhc_sobre_por_que_la_materia_vencio_a_la_antimateria/

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